第三节 跨学科：电磁波与信息技术 （举一反三讲义）物理沪科版2024九年级全一册

第三节 跨学科：电磁波与信息技术 目录 【学习目标】....................................................................1 【思维导图】....................................................................2 【知识梳理】....................................................................2 知识点1. 光纤通信..............................................................2 知识点2. 现代电信网络..........................................................5 知识点3. 互联网................................................................9 【方法技巧】...................................................................11 方法技巧1. 解决卫星通信、微波通信和移动通信问题思路...........................11 方法技巧2. 对5G的学习认识....................................................11 【巩固训练】...................................................................11 【学习目标】 课节核心素养目标 物理观念：了解光纤通信、现代电信网络、互联网等传递信息的方式,了解电磁波在高效传递信息中的关联及作用。 科学思维：能从跨学科视角了解电磁波与信息技术的关联,能了解光纤通信、现代电信网络、互联网等及其与生产生活的关联。 科学探究: 能基于观察和案例分析,体会电磁波在现代信息技术中的广泛应用及其作用。 科学态度与责任担当：能感受电磁学与其他学科融合的技术进步对社会发展的推动作用,能体会电磁技术应用对人类生活和社会发展带来的影响。能为我国在电磁波技术应用方面的成就而自豪。 课节重点难点 重点：了解电磁波在高效传递信息中的关联及作用。 难点：从跨学科视角了解电磁波与信息技术的关联。 【思维导图】 【知识梳理】 知识点1. 光纤通信 光纤是光导纤维（optical fiber）的简称，是由玻璃或塑料等材料制成的纤维（。光纤是利用光波（即可见光）传播信号的，是信息社会传送各种信息的主要工具。 1. 光纤的结构特点 光纤很细，有内外两层（内芯和包层），由于内外层对光的折射本领不一样，光在光纤中传播时会发生全反射，所以光就不会跑到外层去了。 2. 光纤通信的原理 根据光的反射原理，携带信息的激光从光纤的一端射入，在内壁上多次反射，从另一端射出，这样就把光携帯的信息传到了远方。 注意：频率单一、方向高度集中。 3. 光纤通信的优点 （1）抗干扰能力强。光纤不像普通导线那样容易受到外界的干扰，光在内芯中传播时，不断地被包层来回反射，曲折前进，这样带有信息的光就沿着光纤向前传播，不受外界条件的干扰。 （2）容量大。光纤通信利用的是频率単一、方向高度集中的激光，因为激光频率很高，所以它能传输更大容量的信息。一根光纤能同时传输相当于10000根电线的信息量。 在光纤组成的“信息高速公路”上， 已可以同时传送500个电视频道信号 （3）损耗低，传输距离长 由于光纤的损耗低，所以能实现远距离传输。由石英光纤组成的光纤通信系统最大中继距离可达200多千米，这对于降低海底通信的成本、提高可靠性和稳定性具有重要的意义。 （4）抗电磁干扰能力强 光纤是绝缘体，它不受自然界的电干扰、电离层的变化和太阳黑子活动的干扰，也不受高压设备等工业电器的干扰，还可以用它与高压输电线平行架设或与电力导体复合构成复合光缆。 4. 光纤通讯技术的发展 光纤通讯技术是近几十年才发展起来的。 【例题1】历经四十年的发展，中国光纤光缆行业已经占据世界半壁江山，为现代通讯做出了突出贡献，体现了大国精神、大国担当。现代信息高速公路，是卫星通信和光纤维通信等高速、大容量信息传输通道的俗称，光纤维通信传输信息的载体是（　　） A．微波 B．光波 C．无线电波 D．超声波 【答案】B 【解析】光纤通信传输的信息的载体是光波，因为光波可以携带大量的信息，故ACD不符合题意，B符合题意。故选B。 （变式训练1）光纤是传播光的器件，其优点是_____ 强，能减少信号_____，适用于______ 传输信息。 （变式训练2）光纤通信主要利用波长很 （选填“短”或“长”）的激光传输信息。如图所示，激光从光纤一端射入，在内壁上多次 ，从另一端射出，把信息传到远方，无线电广播的音频信号在发射出去之前，必须加载到频率更 （选填“高”或“低”）的电流信号上。 （变式训练3）阅读短文回答问题： 激光的应用 1958年，人类在实验室里激发出一种自然界中没有的光，这就是激光。激光束的平行度特别好，在传播很远的距离后仍能保持一定的强度。激光的这个特点使它可以用来进行精确的测距。对准目标发出一个极短的激光脉冲，测量发射脉冲和接收反射脉冲的时间间隔，就可以求出目标的距离。激光测距雷达就是根据这个原理制成的。 由于平行度好，激光可以会聚到很小的一点上，让这一点照射到光盘上，就可以读出光盘上记录的信息，经处理后还原成声音和图象，由于会聚点很小，光盘记录信息密度很高。 激光还有一个特点是亮度高，也就是说，它可以在很小的空间和很短的时间内集中很大的能量，如果把强大的激光束会聚起来照射到物体上，可以使物体被照的部分迅速上升到极高的温度，最难熔化的物质在一瞬间也要汽化了。因此可以利用激光束来切割各种物质、焊接金属以及在硬质材料上打孔。医学上可以用激光作“光刀”来切割皮肤，切除肿瘤，还可以用激光“焊接”脱落的视网膜。强激光可以在瞬间破坏敌人的飞行器，在军事上有广泛的应用。 （1）激光在真空中的传播速度为 km/s。 （2）激光测距与初中物理学到的 测距原理相同。 （3）用激光作“光刀”来切割皮肤、切除肿瘤、“焊接”脱落的视网膜，是利用激光的 的特点。 知识点2. 现代电信网络 人们经常使用电话，其实，要打通一个电话可没想象中那么简单。电话系统由许多有线、无线网络构成，以下扼要展示卫星通信、微波通信及移动通信在无线电通信中发挥的作用。 电话网络示意图 1.卫星通信 （1）概念：卫星把地面站送来的信号接收后，进行放大，再转发给另外的地面站。 （2）组成：卫星通信系统由通信卫星、地面站和传输系统三部分组成。通信卫星接收从一个地面站发射来的信号，经过处理后，再发送到另一个或几个地面站。 在地球周围均匀地配置三颗通信卫星，就可以覆盖几乎全部的地球表面，实现全球通信。 （3）卫星通信的优缺点 优点：卫星通信具有覆盖面大、通信距离长、不受地理环境限制等许多独特的优点，尤其在长距离、边远山区和抢险救灾等的通信中更是大显身手。 缺点：造价较高、有零点几秒的时间延迟、保密性不好。 （4）北斗卫星导航系统 卫星通信不仅在全球性的电话、电报、电视广播中成为重要的信息传输方式，而且在全球定位、导航等方面发挥着重要作用。 北斗卫星导航系统是我国着眼于国家安全和经济社会发展需要，自主建设运行的全球卫星导航系统，是为全球用户提供全天候、全天时、高精度的定位、导航和授时服务的国家重要时空基础设施。  2.微波通信 （1）概念：微波通信像接力赛，每隔几十千米修建一座接力站，接收并放大信号，继续传送。这就像接力赛跑一样，一棒传一棒，可以把信息传递到远方。 （2）优点：作为载体的电磁波，频率越高 ，相同时间内可以传输的信息就越多。微波比中波和短波的频率更高 ，可以传递更多的信息。一条微波线路可以同时开通几千、几万路电话。 （3）缺点：微波的性质更接近光波，大致沿直线传播，不能沿地球表面绕射。微波通信每隔50 km左右就需要建一个微波中继站。信号传递的距离越远，需要的中继站就越多。遇到雪山和大洋无法建中继站时，微波通信就无法继续。现在，人类可以用通信卫星做中继站来进行通信。 3.移动通信 （1）移动电话：移动电话用微波信号与电话网络联系。既是无线电发射台又是无线电接收台。它用电磁波把讲话的信息发射到空中；同时它又在空中捕获电磁波，得到对方讲话的信息。 （2）基地台：移动通信的基地台是按蜂窝的构造布局的，这样，大大增加了无线电覆盖的有效面积，减少了转接信息的基地台数量。因而移动电话也被称为“蜂窝电话”。 【例题2】关于广播、电视、移动电话的信号发射和接收过程，下列说法中错误的是（ ） A．它们都是靠电磁波传递信息的 B．在发射时，它们都要把电信号加载到高频电流上 C．它们都只有接收功能，没有发射功能 D．移动电话既有接收功能又有发射功能 【答案】C 【解析】A.电磁波被广泛应用于的信息的传递，广播、电视、移动电话都是使用电磁波传递信息的，故A正确； B.声音和图像信息不方便直接发射和传送，所以都要把电信号加载到高频电流上发射到远方，故B正确； C、D.用手机在讲话的时候，它用电磁波把信息发射到空中，同时它又能在空中捕获电磁波，得到对方讲话的信息，所以移动电话既能接收电磁波，又能发射电磁波：故C错误，D正确；故选C． （变式训练1）下列关于卫星通信的说法正确的是（ ） A. 卫星通信就是利用卫星来向地面发射电磁波 B. 通信卫星相当于一个太空微波中继站，它是用来转发地面站发送来的信号的 C. 卫星通信发送广播信号 D. 卫星通信接收电视信号 （变式训练2）手机是现在人们最常用的通信工具之一，手机间通话和收发信息是利用（   ） A．微波传送 B．超声波传送 C．光纤传送 D．空气传送 （变式训练3）手机已经成为一种人们沟通和交流的常用工具，下列关于手机说法正确的是（ ） A．手机是利用超声笔来传递信息的 B．给手机充电时，化学能转化为电能 C．手机摄像头相当于一个凹透镜 D．手机掉入水中后，不要立即开机，是因为手机浸入水后电路可能发生短路 知识点3. 互联网 1. 互联网的含义： 互联网，又称国际网络，指的是网络与网络之间所串连成的庞大网络，这些网络以一组通用的协议相连，形成逻辑上的单一巨大国际网络。 互联网始于1969年美国的阿帕网。通常internet泛指互联网，而Internet则特指因特网。这种将计算机网络互相联接在一起的方法可称作网络互联，在这基础上发展出覆盖全世界的全球性互联网络称互联网，即是互相连接一起的网络结构。互联网并不等同万维网，万维网只是一建基于超文本相互链接而成的全球性系统，且是互联网所能提供的服务其中之一。 互联网（如因特网 internet）将分布于世界各地的计算机网络连接起来，用来传送计算机信号。 它是全球性的网络，是一种公用信息的载体，是大众传媒的一 种，具有快捷性、普及性的特点，是现今最流行、最受欢迎的传媒之一 。 2. 互联网的应用 因特网使信息在全球范围内得到了高速共享，在生活中的应用很广泛。 （1）收发电子邮件。 （2）获取世界各地的各种信息。 （3）网络学校、图书馆、实验室都能进入你的家里，随时随地打开计算机，你就可以幵始学习。 （4）网上进行广告宣传和购物。 （5）网上就医。网上医院使异地的病人得到国内外高水平名医的诊治，它能及时传递信息 ，挽救病人的生命。 【例题3】电子邮件可以传输：①文字资料；②声音信息；③图片图像；④视频资料中的（ ） A．①②④ B．②③④ C．①③④ D．①②③④ 【答案】D 【解析】电子邮件是指发送者和指定的接收者利用计算机通信网络发送信息的一种非交互式的通信方式，是最基本的网络通信功能。这些信息包括文本、数据、声音图像、语音、视频等内容。 故选D。 （变式训练1）关于信息高速公路，下列描述错误的是（ ） A. 信息高速公路可以传递声音 B. 信息高速公路可以传递图像 C. 信息高速公路可以传递文字 D. 信息高速公路可以传递实物 （变式训练2）利用互联网可以方便地进行一些信息的传递，下列各种方式中，目前还不能通过互联网做到的是（   ） A．远程教育 B．做饭 C．远程医疗会诊 D．打网络电话 （变式训练3）北斗卫星导航系统是我国自主研制的全球卫星定位与通信系统，可向全球提供高精度，高可靠的定位、导航、授时等服务，北斗导航卫星系统为汽车导航采用的通信方式是（　　） A．超声波 B．光纤 C．电磁波 D．红外线 【方法技巧】 方法技巧1. 解决卫星通信、微波通信和移动通信问题思路 了解三种通信方式的特点、作用、优缺点是解决问题关键 卫星通信是卫星把地面站送来的信号接收下来，进行放大，然后转发给另外的地面站。卫星通信可以实现远距离通信，几乎在地球上任意一个地方都可以将信息即时发往世界各地，在一瞬间传遍全球。 微波通信像接力赛，每隔几十千米修建一座接力站，接收并放大信号，继续传送。 移动通信是移动电话用微波信号与电话网络联系。移动通信是我们使用最普遍的一种方式，我们可以使用手机通话、发短信、上网。 方法技巧2. 对5G的学习认识 第五代移动通信技术简称 5G。移动通信技术已历经第一代、第二代、第三代、第四代发展，每一次代际跃迁都极大地促进了产业升级和经济社会发展。与 4G 相比，5G 最大的优势在于其更高的速度和更低的延迟，是实现人机物互联的网络基础设施，是移动互联网及其服务蓬勃发展的基础，也是目前改变世界的几种主要技术之一。国际电信联盟（ITU）定义了 5G 的八大关键性能指标，其中高速率、低时延、大连接成为 5G 最突出的特征，用户体验速率达 1 Gbps，时 延 低 至 1 ms， 用 户 连接能力达每平方千米百万连接。目前我国已基本建成 5G 移 动 通 信 网 络，无论是技术还是应用均处于世界前列。 5G 移动通信概念图 【巩固训练】 一、光纤通信 1. （2025·宿迁·一模）下列有关物理学家与贡献，错误的是（　　） A．卢瑟福发现电子 B．高锟提出光纤通信理论 C．沈括发现磁偏角 D．牛顿发现光的色散 2. 历经四十年的发展，中国光纤光缆行业已经占据世界半壁江山，为现代通讯做出了突出贡献，体现了大国精神、大国担当。现代信息高速公路，是卫星通信和光纤维通信等高速、大容量信息传输通道的俗称，光纤维通信传输信息的载体是（　　） A．微波 B．光波 C．无线电波 D．超声波 3．电磁波家庭成员很多，有无线电波、红外线、可见光、紫外线、X射线、γ射线等，电磁波与人们的生活密不可分，已渗透到我们生活的各个方面，下面几种设备中，不是利用电磁波来工作的是（　　） A．手机 B．微波炉 C．B超 D．“北斗”卫星导航系统 4.光纤通信已成为现代通信的主要支柱之一，关于光纤以下说法正确的是（　　） A．光纤是超导体； B．光波在光纤中不断折射向前传播； C．光波在光纤中的传播速度为3×108m/s； D．光纤不导电，不会受外界电磁场的干扰 5. 许多新建的居民小区都安装了光纤网络，光纤的主要用途是（ ） A. 输电　　　　　 B. 通信　　　　　 C. 导热　　　　　 D. 照明 6. 下列关于电磁波和现代通信的说法，正确的是（　　） A．语言、符号和电磁渡是人类特有的三种信息 B．1864年英国物理学家麦克斯韦证实了电磁波的存在 C．电磁波谱是按波速（或频率）连续排列的电磁波序列 D．光纤通信是利用光波在光导纤维中传输信息的一种通信方式 7. 光纤通信具有传输信息量大、光能损耗小、抗干扰能力强等优点，得到了广泛的应用。在漫长的线路上，光纤免不了要拐弯、缠绕，而光在同种均匀介质中是沿直线传播的，激光通信信号怎能从一端传到另一端呢？后来在“研究光纤怎样传输光信号”的活动中，终于明白了：激光信号在光纤中（ ） A．是靠光纤壁不断地反射而向前传播 B．就像电流沿弯曲导线那样传播 C．就像水流沿弯曲水管流动那样传播 D．是靠光纤壁不断地折射而向前传播 8．光纤通信因其通信容量大、传输距离远，已经是现代通信的主要支柱之一，下列关于光纤通信的说法不正确的是（　　） A．光纤通信是电磁波传递信息的一种方式 B．光纤通信用到的光是激光 C．光在光纤中沿直线传播 D．光纤通信比起微波通信其能加载更多的信息 9.2022年中国科学院新一代远洋综合科考船“科学”号历经74天的航程，完成了一项基于北斗卫星的深海通讯实验。这次实验突破了海水深度达到6000米的大容量数据的即时传输，解决了水下无线通信的世界性难题。下列有关北斗卫星与深海之间数据传输的说法正确的是（　　） A．通过声波传递数据 B．通过电磁波传递数据 C．通过光纤传递数据 D．数据传输有较长时间的延迟 10. 小明在电脑上收看春节联欢晚会的直播。小明家使用的是光纤上网，因特网的信息是通过光导纤维传送的，在光导纤维中传递的是 （选填“电流”“激光”或“微波”）。 11.利用激光测量地月距离，是20世纪60年代后发展起来的一门新技术。从地面向月球发射一束脉冲激光，激光被安装在月面上的角反射器反射回来，地面上的计时器把激光往返地月的时间记录下来，这样就可以计算出地月距离。激光是一种______波。在空气中的光速均按3.0×108m/s计算，若计时器记录的时间为2.56s，则地月距离约为______。 12．阅读材料，回答下列问题。 光导纤维 光纤是光导纤维的简写，是一种利用光在玻璃或塑料制成的纤维中的全反射原理而制成的光传导工具。前香港中文大学校长高锟和GeorgeA．Hockham首先提出光纤可以用于通信传输的设想，高锟因此获得了2009年诺贝尔物理学奖。 光导纤维是由纯度极高的石英玻璃（主要成分是二氧化硅）拉制而成的（如图甲所示），粗细大致与人的头发相当，有的直径只有几微米。光纤通信的原理是利用光的全反射现象。当光从玻璃中射向空气时，折射角会大于入射角，并且随着入射角的增大，折射光线越来越暗，反射光线能量越来越强，当入射角大于某一角度时，折射光线消失，全部光线都反射回玻璃中，这就是光的全反射现象。表面上看，光好像在玻璃中弯曲前进（如图乙）。 一根光纤的潜在带宽可达20THz。采用这样的带宽，只需一秒钟左右，即可将人类古今中外全部文字资料传送完毕。诺贝尔奖评委会这样描述：“光流动在细小如线的玻璃丝中，它携带着各种信息数据向每一个方向传递，文本、音乐、图片和视频因此能在瞬间传遍全球。” （1）计算机通过光纤接入互联网，光纤的作用是 ； A．输电　　B．通信　　C．导热　　D．照明 （2）光纤是利用光波在光导纤维中的全反射原理而达成的光传导工具。光波 （选填“属于”或“不属于”）电磁波，光在真空中的传播速度为 m/s； （3）根据文中全反射的定义，请你判断：当光从空气射入水中，逐渐增大入射角时， （选填“会”或“不会”）发生全反射； （4）下列关于光导纤维的说法中正确的是 ； A．光导纤维的主要成分是氧化物 B．光纤通信不容易受外界干扰，能够传播更远 C．光导纤维是利用光传输信息的 D．石英玻璃能够拉制成细丝说明它的弹性好 二、现代电信网络 13. 在微波的传输过程中，必须每隔50千米左右就要建设一个微波中继站。中继站的作用是（ ） A. 增大微波传输速度 B. 增大微波的频率 C. 处理上一站传来的信号并传递到下一站 D. 反射上一站传来的信号 14. 5G是第五代移动通信技术的简称，与以前产品相比，传输速度更快。下列说法正确的是（ ） A. 它是靠电磁波来传递信息的 B. 传播速度是340 m/s C. 人听声是依据音调来区分打电话的人 D. 5G没有电磁波辐射 15. 我们的身边有许多种“波”，下列有关“波”的说法中正确的是（　　） A．微波、红光、紫外线都是电磁波 B．声波、超声波、电磁波的传播速度都相同 C．水波、声波、电磁波都是由物体振动产生的 D．微波通信、卫星通信和光纤通信都是通过光缆来传输信号的 16．关于电磁波与信息技术，下列叙述不正确的是（　　） A．电磁波能在真空中传播 B．手机无线上网是利用电磁波传输信息的 C．电视遥控器发射的红外线属于电磁波 D．电磁波在空气中的传播速度是 17. 在2024年世界移动通信大会上，华为发布了5.5G智能核心网解决方案，宣布2024年为5.5G商用元年，就这项通讯技术，下列说法正确的是（　　） A．电磁波的频率越高，传播的速度就越大 B．5.5G无线电通讯是依靠电磁波传递信息的 C．电磁波不能在真空中传播 D．只有电磁波可以传递信息 18. 关于电磁波和现代通信，下列说法正确的是（　　） A．移动电话是利用电磁波传递信息的 B．光纤是利用光在玻璃中不断折射来传递信息的 C．中央电视台与上海电视台发射的电磁波在同一区域内传播的速度不同 D．我国建立的“北斗“卫星定位系统是利用超声波进行定位的 19. 关于电磁波和现代通信，下列说法错误的是（　　） A．电磁波可以在真空中传播 B．移动电话是靠电磁波传递信息的 C．卫星只能作为传递电视信号的中继站 D．光纤通信具有传输信息量大、信号衰减小等特点 20．WiFi上网是当今广泛使用的一种无线网络传输技术，它传递信息用到的是（　　） A．红外线 B．紫外线 C．电磁波 D．超声波 21. 关于电磁波，下列说法正确的是（ ） A. 5G通信是利用电磁波来传递信息的 B. 我国的北斗卫星定位系统是利用超声波进行定位的 C. 电磁波在真空中的传播速度是340m/s D. 遥控器发出的红外线不是电磁波 22. （2024江苏扬州）“北斗定位满山牛羊，一屏管理便利牧民。”北斗卫星将牛羊的定位信息传到新疆阿勒泰牧民的手机上是利用（　　） A. 次声波 B. 超声波 C. 电磁波 D. 可见光 23．卫星通信是利用 作为中继站，转发 波，进行通信的。 24．通信卫星也叫同步卫星，它与地球保持 。用通信卫星作微波通信的中继站，要实现全球通信，至少需 颗同步卫星。 25. 我国现代农业已进人信息化和数字化时代，农用机械已能通过北斗导航系统实行精准作业，它们是利用______（选填“超声波”或“电磁波”）来传递信息的。如图，水平匀速飞行的无人机正在喷洒农药，在此过程中，它具有的机械能______（选填“变大”、“变小”或“不变”）。 26．阅读短文，回答问题。 地球同步卫星 人造地球同步卫星发射过程可简化为点火加速、离开大气层后关闭发动机自由上升和调整姿态三个阶段。从地面上看，它相对于地球静止于赤道上空，与地球转动同步，故称为地球同步卫星。在赤道上空约为36 000 km的高度上布设3颗通信卫星，可实现除两极外的全球通信。地球同步卫星常用于通信、气象、广播电视、导弹预警、数据中继等方面，以实现对同一地区的连续工作。 （1）同步卫星相对于地面是　　　　　（选填“运动”或“静止”）的。  （2）点火加速阶段中能量转化为：化学能→内能→　　　能。  （3）从地面发送电磁波信号通过同步卫星返回至少需要　　s。  （4）同步卫星的用途有　　　　　（至少写出两种）。  27.卫星通信 由于微波的性质更接近于光波，大致沿直线传播，不能沿地球表面绕射，同时在传输过程中信号存在衰减等．因此，人们在用微波传输信息时，需每隔一定距离建一个微波中继站（如图甲），信息传输的越远，需要的中继站越多，在遇到雪山、大洋，根本无法建中继站又该怎么办？能否利用高悬的月球作为中继站呢？（如图乙） 1946年，有人用雷达向月球发射微波信号，第一次准确收到了从月球表面反射回来的微波．1959年，美、英和加拿大之间又进行了月面反射通讯实验，结果获得成功．但在实验中也发现：由于月球离我们太远，不但传输信号延迟时间太长，信号衰减也较严重，失真厉害，而且如果用月球作中继站，两个通信信号必须同时见到月球． 现在，人类可发射人造卫星，用通信卫星作微波中继站，实现了卫星通信梦想．通信卫星大多是相对地球“静止”的同步卫星，在地球周围均匀地配置3颗同步通信卫星，就覆盖了几乎全部地球表面，可以实现全球通信．（如图丙） 甲 乙 丙 请回答： （1）在用微波传输信息时，为何每隔一定距离要建一个微波中继站？ （2）在同步通信卫星上建立微波中继站与在月球上建立微波中继站相比，有何优点？ （3）除了卫星通信外，你还知道哪些现代通信方式？ 28. 微波应用 微波炉是现代家庭中的烹饪工具，接通电源后微波炉内的磁控管能产生频率很高，波长很短的电磁波，故称为微波。微波有以下重要特性：(1)微波的传播速度等于光速。（2)微波遇到金属物体，会像光遇到镜子一样地发生反射；波遇到绝缘材料，如玻璃、塑料等，会像光透过玻璃一样顺利通过。(3)微波遇到含水的食品，能够被其大量吸收，引起食品内部分子发生剧烈的振动，达到加热食品的目的。(4)过量的微波照射对人体有害。 （1）通过短文的阅读，在微波炉中应选用下列哪种容器来加热饭菜 （   ） A．不锈钢盆子    B．铁盆子   C．玻璃盆子     D．铜制盆子 （2）微波在真空中传播速度是 m/s；请你猜想，微波 能量（选填“具有”或“不具有”） （3）为防止微波泄漏对人体造成伤害，在玻璃炉门内侧应装有 ,（填“金属网罩”或“非金属网罩”）你的理由是 。 三、互联网 29. 下列说法中不正确的是（ ） A．微波大致沿直线传播，因此微波通信要建很多中继站才能把信息传递到远方 B．卫星通信只需要3颗同步卫星就可以实现全球通信 C．光纤通信容量大，不受电磁干扰，保密性好，通信质量高，但传输距离短 D．利用因特网可实现资源共享和信息传递，还可进行远程教育、远程医疗等 30.下列各种活动中，能通过互联网做到的是（   ） A. 传送网购的运动鞋 B. 远程学习物理课程 C. 输送发电厂的电能 D. 传输纸质信件 31．将计算机联在一起形成网络，将网络又互相联结，成为世界上最大的计算机网络，就是 ，这样就能使信息资源 。利用网络通信除了收发电子邮件外，还可以看到不断更新的新闻，查到所需的 。 32．“互联互通，共享共治，共建网络空间命运共同体”是第二届世界互相联网大会的主题。计算机通过光纤接入互联网 （选填“输电”或“通信”）。 1 学科网（北京）股份有限公司 $$ 第三节 跨学科：电磁波与信息技术 目录 【学习目标】....................................................................1 【思维导图】....................................................................2 【知识梳理】....................................................................2 知识点1. 光纤通信..............................................................2 知识点2. 现代电信网络..........................................................6 知识点3. 互联网................................................................10 【方法技巧】...................................................................12 方法技巧1. 解决卫星通信、微波通信和移动通信问题思路...........................12 方法技巧2. 对5G的学习认识....................................................12 【巩固训练】...................................................................13 【学习目标】 课节核心素养目标 物理观念：了解光纤通信、现代电信网络、互联网等传递信息的方式,了解电磁波在高效传递信息中的关联及作用。 科学思维：能从跨学科视角了解电磁波与信息技术的关联,能了解光纤通信、现代电信网络、互联网等及其与生产生活的关联。 科学探究: 能基于观察和案例分析,体会电磁波在现代信息技术中的广泛应用及其作用。 科学态度与责任担当：能感受电磁学与其他学科融合的技术进步对社会发展的推动作用,能体会电磁技术应用对人类生活和社会发展带来的影响。能为我国在电磁波技术应用方面的成就而自豪。 课节重点难点 重点：了解电磁波在高效传递信息中的关联及作用。 难点：从跨学科视角了解电磁波与信息技术的关联。 【思维导图】 【知识梳理】 知识点1. 光纤通信 光纤是光导纤维（optical fiber）的简称，是由玻璃或塑料等材料制成的纤维（。光纤是利用光波（即可见光）传播信号的，是信息社会传送各种信息的主要工具。 1. 光纤的结构特点 光纤很细，有内外两层（内芯和包层），由于内外层对光的折射本领不一样，光在光纤中传播时会发生全反射，所以光就不会跑到外层去了。 2. 光纤通信的原理 根据光的反射原理，携带信息的激光从光纤的一端射入，在内壁上多次反射，从另一端射出，这样就把光携帯的信息传到了远方。 注意：频率单一、方向高度集中。 3. 光纤通信的优点 （1）抗干扰能力强。光纤不像普通导线那样容易受到外界的干扰，光在内芯中传播时，不断地被包层来回反射，曲折前进，这样带有信息的光就沿着光纤向前传播，不受外界条件的干扰。 （2）容量大。光纤通信利用的是频率単一、方向高度集中的激光，因为激光频率很高，所以它能传输更大容量的信息。一根光纤能同时传输相当于10000根电线的信息量。 在光纤组成的“信息高速公路”上， 已可以同时传送500个电视频道信号 （3）损耗低，传输距离长 由于光纤的损耗低，所以能实现远距离传输。由石英光纤组成的光纤通信系统最大中继距离可达200多千米，这对于降低海底通信的成本、提高可靠性和稳定性具有重要的意义。 （4）抗电磁干扰能力强 光纤是绝缘体，它不受自然界的电干扰、电离层的变化和太阳黑子活动的干扰，也不受高压设备等工业电器的干扰，还可以用它与高压输电线平行架设或与电力导体复合构成复合光缆。 4. 光纤通讯技术的发展 光纤通讯技术是近几十年才发展起来的。 【例题1】历经四十年的发展，中国光纤光缆行业已经占据世界半壁江山，为现代通讯做出了突出贡献，体现了大国精神、大国担当。现代信息高速公路，是卫星通信和光纤维通信等高速、大容量信息传输通道的俗称，光纤维通信传输信息的载体是（　　） A．微波 B．光波 C．无线电波 D．超声波 【答案】B 【解析】光纤通信传输的信息的载体是光波，因为光波可以携带大量的信息，故ACD不符合题意，B符合题意。故选B。 （变式训练1）光纤是传播光的器件，其优点是_____ 强，能减少信号_____，适用于______ 传输信息。 【答案】抗干扰能力 衰减 远距离、大容量 【解析】光纤通信中使用的导线是光导纤维，光在光导纤维中经多次反射向前传播，光纤通信具有传输信息容量大，光能损耗小、抗干扰能力、能减小信号衰减等优点，适合远距离传输信息。 （变式训练2）光纤通信主要利用波长很 （选填“短”或“长”）的激光传输信息。如图所示，激光从光纤一端射入，在内壁上多次 ，从另一端射出，把信息传到远方，无线电广播的音频信号在发射出去之前，必须加载到频率更 （选填“高”或“低”）的电流信号上。 【答案】 短 反射 高 【解析】光纤是利用激光传播信息的，作为载体的无线电波，频率越高，相同时间内传输的信息量越多，激光的频率比较高，波长较短，相同的时间内就可以传递大量的信息。 光纤通信是利用激光传输信息的，从光纤的一端射入，在内壁上多次反射后在另一端放射出来，然后在接收端，检测器收到光信号后把它变换成电信号，经解调后恢复原信息；无线电广播的音频信号在发射出去之前，必须加载到频率更高的电流信号上。 （变式训练3）阅读短文回答问题： 激光的应用 1958年，人类在实验室里激发出一种自然界中没有的光，这就是激光。激光束的平行度特别好，在传播很远的距离后仍能保持一定的强度。激光的这个特点使它可以用来进行精确的测距。对准目标发出一个极短的激光脉冲，测量发射脉冲和接收反射脉冲的时间间隔，就可以求出目标的距离。激光测距雷达就是根据这个原理制成的。 由于平行度好，激光可以会聚到很小的一点上，让这一点照射到光盘上，就可以读出光盘上记录的信息，经处理后还原成声音和图象，由于会聚点很小，光盘记录信息密度很高。 激光还有一个特点是亮度高，也就是说，它可以在很小的空间和很短的时间内集中很大的能量，如果把强大的激光束会聚起来照射到物体上，可以使物体被照的部分迅速上升到极高的温度，最难熔化的物质在一瞬间也要汽化了。因此可以利用激光束来切割各种物质、焊接金属以及在硬质材料上打孔。医学上可以用激光作“光刀”来切割皮肤，切除肿瘤，还可以用激光“焊接”脱落的视网膜。强激光可以在瞬间破坏敌人的飞行器，在军事上有广泛的应用。 （1）激光在真空中的传播速度为 km/s。 （2）激光测距与初中物理学到的 测距原理相同。 （3）用激光作“光刀”来切割皮肤、切除肿瘤、“焊接”脱落的视网膜，是利用激光的 的特点。 【答案】（1）3×105（2）回声（3）亮度高 【解析】（1）激光在真空中的传播速度与光速相等为3×105km/s。 （2）激光测距与初中物理学到的回声测距原理相同。 （3）激光还有一个特点是亮度高，也就是说，它可以在很小的空间和很短的时间内集中很大的能量，如果把强大的激光束会聚起来照射到物体上，可以使物体被照的部分迅速上升到极高的温度，最难熔化的物质在一瞬间也要汽化了。因此可以利用激光束来切割各种物质、焊接金属以及在硬质材料上打孔。医学上可以用激光作“光刀”来切割皮肤，切除肿瘤，还可以用激光“焊接”脱落的视网膜。强激光可以在瞬间破坏敌人的飞行器，在军事上有广泛的应用。 知识点2. 现代电信网络 人们经常使用电话，其实，要打通一个电话可没想象中那么简单。电话系统由许多有线、无线网络构成，以下扼要展示卫星通信、微波通信及移动通信在无线电通信中发挥的作用。 电话网络示意图 1.卫星通信 （1）概念：卫星把地面站送来的信号接收后，进行放大，再转发给另外的地面站。 （2）组成：卫星通信系统由通信卫星、地面站和传输系统三部分组成。通信卫星接收从一个地面站发射来的信号，经过处理后，再发送到另一个或几个地面站。 在地球周围均匀地配置三颗通信卫星，就可以覆盖几乎全部的地球表面，实现全球通信。 （3）卫星通信的优缺点 优点：卫星通信具有覆盖面大、通信距离长、不受地理环境限制等许多独特的优点，尤其在长距离、边远山区和抢险救灾等的通信中更是大显身手。 缺点：造价较高、有零点几秒的时间延迟、保密性不好。 （4）北斗卫星导航系统 卫星通信不仅在全球性的电话、电报、电视广播中成为重要的信息传输方式，而且在全球定位、导航等方面发挥着重要作用。 北斗卫星导航系统是我国着眼于国家安全和经济社会发展需要，自主建设运行的全球卫星导航系统，是为全球用户提供全天候、全天时、高精度的定位、导航和授时服务的国家重要时空基础设施。  2.微波通信 （1）概念：微波通信像接力赛，每隔几十千米修建一座接力站，接收并放大信号，继续传送。这就像接力赛跑一样，一棒传一棒，可以把信息传递到远方。 （2）优点：作为载体的电磁波，频率越高 ，相同时间内可以传输的信息就越多。微波比中波和短波的频率更高 ，可以传递更多的信息。一条微波线路可以同时开通几千、几万路电话。 （3）缺点：微波的性质更接近光波，大致沿直线传播，不能沿地球表面绕射。微波通信每隔50 km左右就需要建一个微波中继站。信号传递的距离越远，需要的中继站就越多。遇到雪山和大洋无法建中继站时，微波通信就无法继续。现在，人类可以用通信卫星做中继站来进行通信。 3.移动通信 （1）移动电话：移动电话用微波信号与电话网络联系。既是无线电发射台又是无线电接收台。它用电磁波把讲话的信息发射到空中；同时它又在空中捕获电磁波，得到对方讲话的信息。 （2）基地台：移动通信的基地台是按蜂窝的构造布局的，这样，大大增加了无线电覆盖的有效面积，减少了转接信息的基地台数量。因而移动电话也被称为“蜂窝电话”。 【例题2】关于广播、电视、移动电话的信号发射和接收过程，下列说法中错误的是（ ） A．它们都是靠电磁波传递信息的 B．在发射时，它们都要把电信号加载到高频电流上 C．它们都只有接收功能，没有发射功能 D．移动电话既有接收功能又有发射功能 【答案】C 【解析】A.电磁波被广泛应用于的信息的传递，广播、电视、移动电话都是使用电磁波传递信息的，故A正确； B.声音和图像信息不方便直接发射和传送，所以都要把电信号加载到高频电流上发射到远方，故B正确； C、D.用手机在讲话的时候，它用电磁波把信息发射到空中，同时它又能在空中捕获电磁波，得到对方讲话的信息，所以移动电话既能接收电磁波，又能发射电磁波：故C错误，D正确；故选C． （变式训练1）下列关于卫星通信的说法正确的是（ ） A. 卫星通信就是利用卫星来向地面发射电磁波 B. 通信卫星相当于一个太空微波中继站，它是用来转发地面站发送来的信号的 C. 卫星通信发送广播信号 D. 卫星通信接收电视信号 【答案】B 【解析】通信卫星相当于一个太空微波中继站，它是用来转发地面站发送来的电话、电报、广播、电视等信号的。所以A、C、D均错，B正确。 （变式训练2）手机是现在人们最常用的通信工具之一，手机间通话和收发信息是利用（   ） A．微波传送 B．超声波传送 C．光纤传送 D．空气传送 【答案】A 【解析】手机是现代人们最常用的通信工具之一，手机间通话和收发信息是利用电磁波，即微波。故A符合题意，BCD不符合题意。 故选A。 （变式训练3）手机已经成为一种人们沟通和交流的常用工具，下列关于手机说法正确的是（ ） A．手机是利用超声笔来传递信息的 B．给手机充电时，化学能转化为电能 C．手机摄像头相当于一个凹透镜 D．手机掉入水中后，不要立即开机，是因为手机浸入水后电路可能发生短路 【答案】D 【解析】A．手机是利用电磁波来传递信息的； B．给手机充电时，电能转化为化学能； C．手机摄像头相当于一个凸透镜； D．手机掉入水中后，不要立即开机，是因为手机浸入水后电路可能发生短路。 知识点3. 互联网 1. 互联网的含义： 互联网，又称国际网络，指的是网络与网络之间所串连成的庞大网络，这些网络以一组通用的协议相连，形成逻辑上的单一巨大国际网络。 互联网始于1969年美国的阿帕网。通常internet泛指互联网，而Internet则特指因特网。这种将计算机网络互相联接在一起的方法可称作网络互联，在这基础上发展出覆盖全世界的全球性互联网络称互联网，即是互相连接一起的网络结构。互联网并不等同万维网，万维网只是一建基于超文本相互链接而成的全球性系统，且是互联网所能提供的服务其中之一。 互联网（如因特网 internet）将分布于世界各地的计算机网络连接起来，用来传送计算机信号。 它是全球性的网络，是一种公用信息的载体，是大众传媒的一 种，具有快捷性、普及性的特点，是现今最流行、最受欢迎的传媒之一 。 2. 互联网的应用 因特网使信息在全球范围内得到了高速共享，在生活中的应用很广泛。 （1）收发电子邮件。 （2）获取世界各地的各种信息。 （3）网络学校、图书馆、实验室都能进入你的家里，随时随地打开计算机，你就可以幵始学习。 （4）网上进行广告宣传和购物。 （5）网上就医。网上医院使异地的病人得到国内外高水平名医的诊治，它能及时传递信息 ，挽救病人的生命。 【例题3】电子邮件可以传输：①文字资料；②声音信息；③图片图像；④视频资料中的（ ） A．①②④ B．②③④ C．①③④ D．①②③④ 【答案】D 【解析】电子邮件是指发送者和指定的接收者利用计算机通信网络发送信息的一种非交互式的通信方式，是最基本的网络通信功能。这些信息包括文本、数据、声音图像、语音、视频等内容。 故选D。 （变式训练1）关于信息高速公路，下列描述错误的是（ ） A. 信息高速公路可以传递声音 B. 信息高速公路可以传递图像 C. 信息高速公路可以传递文字 D. 信息高速公路可以传递实物 【答案】D 【解析】现代信息高速公路是卫星通信和光纤通信等高速、大容量信息传输通道的俗称。卫星通信是通过微波实现的，光纤通信是通过光波实现的。微波、光波都属于电磁波，电磁波可以传递语言、文字、数据、图像等信号，但不能传递实物。 （变式训练2）利用互联网可以方便地进行一些信息的传递，下列各种方式中，目前还不能通过互联网做到的是（   ） A．远程教育 B．做饭 C．远程医疗会诊 D．打网络电话 【答案】B 【解析】人们可以通过互联网进行远程教育、远程医疗会诊、打IP电话、查阅资料、发送电子邮件等，但不能用互联网做饭．故选B。 （变式训练3）北斗卫星导航系统是我国自主研制的全球卫星定位与通信系统，可向全球提供高精度，高可靠的定位、导航、授时等服务，北斗导航卫星系统为汽车导航采用的通信方式是（　　） A．超声波 B．光纤 C．电磁波 D．红外线 【答案】C 【解析】A．超声波不能在真空中传播，卫星与地面之间有一部分是真空区域，故A不符合题意； B．光纤的材料是玻璃丝，卫星通信是利用无线方式传递信息，故B不符合题意； C．卫星通信是利用电磁波来传递信息的，故C符合题意； D．红外线的频率高，在传输过程中能量衰减非常大，易受到云层等的干扰，不适合卫星通信，故D不符合题意。 故选C。 【方法技巧】 方法技巧1. 解决卫星通信、微波通信和移动通信问题思路 了解三种通信方式的特点、作用、优缺点是解决问题关键 卫星通信是卫星把地面站送来的信号接收下来，进行放大，然后转发给另外的地面站。卫星通信可以实现远距离通信，几乎在地球上任意一个地方都可以将信息即时发往世界各地，在一瞬间传遍全球。 微波通信像接力赛，每隔几十千米修建一座接力站，接收并放大信号，继续传送。 移动通信是移动电话用微波信号与电话网络联系。移动通信是我们使用最普遍的一种方式，我们可以使用手机通话、发短信、上网。 方法技巧2. 对5G的学习认识 第五代移动通信技术简称 5G。移动通信技术已历经第一代、第二代、第三代、第四代发展，每一次代际跃迁都极大地促进了产业升级和经济社会发展。与 4G 相比，5G 最大的优势在于其更高的速度和更低的延迟，是实现人机物互联的网络基础设施，是移动互联网及其服务蓬勃发展的基础，也是目前改变世界的几种主要技术之一。国际电信联盟（ITU）定义了 5G 的八大关键性能指标，其中高速率、低时延、大连接成为 5G 最突出的特征，用户体验速率达 1 Gbps，时 延 低 至 1 ms， 用 户 连接能力达每平方千米百万连接。目前我国已基本建成 5G 移 动 通 信 网 络，无论是技术还是应用均处于世界前列。 5G 移动通信概念图 【巩固训练】 一、光纤通信 1. （2025·宿迁·一模）下列有关物理学家与贡献，错误的是（　　） A．卢瑟福发现电子 B．高锟提出光纤通信理论 C．沈括发现磁偏角 D．牛顿发现光的色散 【答案】A 【解析】A．卢瑟福发现了质子，电子是汤姆孙发现的，故A错误，符合题意； B．高锟，华裔物理学家、教育家，长期从事光导纤维在通讯领域运用的研究，提出了光纤通讯理论，被誉为“光纤之父”，故B正确，不符合题意； C．我国宋代学者沈括一生致力于科学研究，被誉为“中国整部科学史最卓越的人物”，它最早提出磁偏角现象，故C正确，不符合题意； D．英国物理学家牛顿发现了光的色散，即将白光通过三棱镜分解成七种单色光的现象，故D正确，不符合题意。故选A。 2. 历经四十年的发展，中国光纤光缆行业已经占据世界半壁江山，为现代通讯做出了突出贡献，体现了大国精神、大国担当。现代信息高速公路，是卫星通信和光纤维通信等高速、大容量信息传输通道的俗称，光纤维通信传输信息的载体是（　　） A．微波 B．光波 C．无线电波 D．超声波 【答案】B 【解析】光纤通信传输的信息的载体是光波，因为光波可以携带大量的信息，故ACD不符合题意，B符合题意。故选B。 3．电磁波家庭成员很多，有无线电波、红外线、可见光、紫外线、X射线、γ射线等，电磁波与人们的生活密不可分，已渗透到我们生活的各个方面，下面几种设备中，不是利用电磁波来工作的是（　　） A．手机 B．微波炉 C．B超 D．“北斗”卫星导航系统 【答案】C 【解析】手机、微波炉、“北斗”卫星导航系统都是利用电磁波来工作的，而B超是利用超声波来工作的，故ABD不符合题意；C符合题意。故选C。 4.光纤通信已成为现代通信的主要支柱之一，关于光纤以下说法正确的是（　　） A．光纤是超导体； B．光波在光纤中不断折射向前传播； C．光波在光纤中的传播速度为3×108m/s； D．光纤不导电，不会受外界电磁场的干扰 【答案】D 【解析】AD．光纤的材料是二氧化硅，即玻璃丝，属于绝缘体，不导电，不会受外界磁场的干扰，故A错误，D正确； B．光纤通信是利用光波在光纤中不断反射向前传播，故B错误； C．光波属于电磁波，电磁波在真空中的传播速度是3×108m/s，在玻璃中的传播速度小于传播速度，故C错误。故选D。 5. 许多新建的居民小区都安装了光纤网络，光纤的主要用途是（ ） A. 输电　　　　　 B. 通信　　　　　 C. 导热　　　　　 D. 照明 【答案】B　 【解析】光纤的主要用途是通信。故选B. 6. 下列关于电磁波和现代通信的说法，正确的是（　　） A．语言、符号和电磁渡是人类特有的三种信息 B．1864年英国物理学家麦克斯韦证实了电磁波的存在 C．电磁波谱是按波速（或频率）连续排列的电磁波序列 D．光纤通信是利用光波在光导纤维中传输信息的一种通信方式 【答案】D 【解析】A．语言、声音和图象是人类特有的三种信息交流形式，故A错误； B．1864年，英国青年物理学家麦克斯韦在研究了当时所发现的电磁现象的基础上，建立了麦克斯韦电磁理论，并预言了电磁波的存在；1888年，德国青年物理学家赫兹第一次用实验证实了电磁波的存在，故B错误； C．电磁波谱是按电磁波的波长或频率将电磁波连续排列起来的图谱，故C错误； D．光纤通信是利用光波在光导纤维中传输信息的通信，故D正确。 故选D。 7. 光纤通信具有传输信息量大、光能损耗小、抗干扰能力强等优点，得到了广泛的应用。在漫长的线路上，光纤免不了要拐弯、缠绕，而光在同种均匀介质中是沿直线传播的，激光通信信号怎能从一端传到另一端呢？后来在“研究光纤怎样传输光信号”的活动中，终于明白了：激光信号在光纤中（ ） A．是靠光纤壁不断地反射而向前传播 B．就像电流沿弯曲导线那样传播 C．就像水流沿弯曲水管流动那样传播 D．是靠光纤壁不断地折射而向前传播 【答案】A 【解析】光纤很细，有内外两层，内壁具有使光发生反射的特性（类似于平面镜），所以光经多次反射能从光纤的一端传播到另一端，而不是经过折射，也不会像电流和水流一样，因为激光方向性好，不会弯曲。故B、C、D错误，故选A． 8．光纤通信因其通信容量大、传输距离远，已经是现代通信的主要支柱之一，下列关于光纤通信的说法不正确的是（　　） A．光纤通信是电磁波传递信息的一种方式 B．光纤通信用到的光是激光 C．光在光纤中沿直线传播 D．光纤通信比起微波通信其能加载更多的信息 【答案】C 【解析】A．光纤通信是电磁波传递信息的一种方式，故A正确，不符合题意； B．根据光纤通信的特征可知，光纤通信用到的光是激光，故B正确，不符合题意； C．光在光纤中传播发生的是全反射，不是沿直线传播，故C错误，符合题意； D．光纤通信要比短波、微波通信容量宽出百万倍，则光纤通信比起微波通信其能加载更多的信息，故D正确，不符合题意。 故选C。 9.2022年中国科学院新一代远洋综合科考船“科学”号历经74天的航程，完成了一项基于北斗卫星的深海通讯实验。这次实验突破了海水深度达到6000米的大容量数据的即时传输，解决了水下无线通信的世界性难题。下列有关北斗卫星与深海之间数据传输的说法正确的是（　　） A．通过声波传递数据 B．通过电磁波传递数据 C．通过光纤传递数据 D．数据传输有较长时间的延迟 【答案】B 【解析】A．声波不能在真空中传播，而电磁波能在真空中传播，所以北斗卫星在太空中与深海之间是通过电磁波传递数据的，故A错误，B正确； C．要使用光纤传递数据，需在太空和海底铺设光纤，显现是不现实的，故C错误； D．电磁波的传播速度非常快，真空中约为3×108m/s，水中的传播速度约为真空速度的3/4，因此海水深度达到6000米的大容量数据的即时传输，时间的延迟很小，故D错误。 故选B。 10. 小明在电脑上收看春节联欢晚会的直播。小明家使用的是光纤上网，因特网的信息是通过光导纤维传送的，在光导纤维中传递的是 （选填“电流”“激光”或“微波”）。 【答案】激光 【解析】光纤通信是利用激光传输信息的，从光纤的一端射入，在内壁上多次反射后在另一端放射出来，然后在接收端。 11.利用激光测量地月距离，是20世纪60年代后发展起来的一门新技术。从地面向月球发射一束脉冲激光，激光被安装在月面上的角反射器反射回来，地面上的计时器把激光往返地月的时间记录下来，这样就可以计算出地月距离。激光是一种______波。在空气中的光速均按3.0×108m/s计算，若计时器记录的时间为2.56s，则地月距离约为______。 【答案】电磁；3.84×108 【解析】（1）激光是一种电磁波； （2）因为v=s/t，所以激光的路程：s=vt=3×108m/s×2.565=7.68×108m. 地月间的距离 12．阅读材料，回答下列问题。 光导纤维 光纤是光导纤维的简写，是一种利用光在玻璃或塑料制成的纤维中的全反射原理而制成的光传导工具。前香港中文大学校长高锟和GeorgeA．Hockham首先提出光纤可以用于通信传输的设想，高锟因此获得了2009年诺贝尔物理学奖。 光导纤维是由纯度极高的石英玻璃（主要成分是二氧化硅）拉制而成的（如图甲所示），粗细大致与人的头发相当，有的直径只有几微米。光纤通信的原理是利用光的全反射现象。当光从玻璃中射向空气时，折射角会大于入射角，并且随着入射角的增大，折射光线越来越暗，反射光线能量越来越强，当入射角大于某一角度时，折射光线消失，全部光线都反射回玻璃中，这就是光的全反射现象。表面上看，光好像在玻璃中弯曲前进（如图乙）。 一根光纤的潜在带宽可达20THz。采用这样的带宽，只需一秒钟左右，即可将人类古今中外全部文字资料传送完毕。诺贝尔奖评委会这样描述：“光流动在细小如线的玻璃丝中，它携带着各种信息数据向每一个方向传递，文本、音乐、图片和视频因此能在瞬间传遍全球。” （1）计算机通过光纤接入互联网，光纤的作用是 ； A．输电　　B．通信　　C．导热　　D．照明 （2）光纤是利用光波在光导纤维中的全反射原理而达成的光传导工具。光波 （选填“属于”或“不属于”）电磁波，光在真空中的传播速度为 m/s； （3）根据文中全反射的定义，请你判断：当光从空气射入水中，逐渐增大入射角时， （选填“会”或“不会”）发生全反射； （4）下列关于光导纤维的说法中正确的是 ； A．光导纤维的主要成分是氧化物 B．光纤通信不容易受外界干扰，能够传播更远 C．光导纤维是利用光传输信息的 D．石英玻璃能够拉制成细丝说明它的弹性好 【答案】（1）B（2） 属于 3×108 （3） 不会（4） ABC 【解析】（1）计算机通过光纤接入互联网，光纤的作用是通信，故选B。 （2）光纤是光导纤维的简写，是一种利用光在玻璃或塑料制成的纤维中的全反射原理而制成的光传导工具。光波属于电磁波，光在真空中的传播速度为3×108m/s。 （3）当光从玻璃中射向空气时，折射角会大于入射角，并且随着入射角的增大，折射光线越来越暗，反射光线能量越来越强，当入射角大于某一角度时，折射光线消失，全部光线都反射回玻璃中，这就是光的全反射现象。当光从空气射入水中，折射角会小于入射角，逐渐增大入射角时，所以不会发生全反射。 （4）A. 光导纤维是由纯度极高的石英玻璃（主要成分是二氧化硅）拉制而成的，故A正确； B. 光纤通信是激光在光导纤维内传播，不容易受外界干扰，能够传播更远，故B正确； C. 光导纤维是利用激光传输信息，故C正确； D. 石英玻璃能够拉制成细丝说明它的延展性好，不是弹性好，故D错误。 故选ABC。 二、现代电信网络 13. 在微波的传输过程中，必须每隔50千米左右就要建设一个微波中继站。中继站的作用是（ ） A. 增大微波传输速度 B. 增大微波的频率 C. 处理上一站传来的信号并传递到下一站 D. 反射上一站传来的信号 【答案】C　 【解析】微波的波长较短，绕过障碍物的本领小，即微波沿直线传播，而地球是圆形的，故为了使信息能够传到很远的地方，通常采用接力赛式传递，即每隔50 km左右就要建设一个微波中继站，接收处理上一站传来的信号并把信号传递到下一站。 故选C. 14. 5G是第五代移动通信技术的简称，与以前产品相比，传输速度更快。下列说法正确的是（ ） A. 它是靠电磁波来传递信息的 B. 传播速度是340 m/s C. 人听声是依据音调来区分打电话的人 D. 5G没有电磁波辐射 【答案】A　 【解析】5G通信是利用电磁波来传递信息的；电磁波在空气中的传播速度约为3×108 m/s；音色反映了声音的品质与特色，我们能够辨别发声体就是根据声音的音色进行判断的；5G信号本身就是电磁波，只要是电磁波就存在电磁辐射。故选A. 15. 我们的身边有许多种“波”，下列有关“波”的说法中正确的是（　　） A．微波、红光、紫外线都是电磁波 B．声波、超声波、电磁波的传播速度都相同 C．水波、声波、电磁波都是由物体振动产生的 D．微波通信、卫星通信和光纤通信都是通过光缆来传输信号的 【答案】A 【解析】A．电磁波包括两种射线、紫外线、可见光、红外线、微波、无线电波等，故A正确； B．声波的传播速度较慢，电磁波的传播速度较快，它们的传播速度不相同，故B错误； C．水波、声波是由物体的振动产生的，电磁波是由变化的电磁场产生的，故C错误； D．微波通信与卫星通信的信号在空间传播，光纤通信通过光缆传输信号，故D错误。 故选A。 16．关于电磁波与信息技术，下列叙述不正确的是（　　） A．电磁波能在真空中传播 B．手机无线上网是利用电磁波传输信息的 C．电视遥控器发射的红外线属于电磁波 D．电磁波在空气中的传播速度是 【答案】D 【解析】A．电磁波可以在真空中传播，速度为3×108m/s，故A正确，不符合题意； B．无线网络、无线通讯都是利用电磁波传递信息的，故B正确，不符合题意； C．电视遥控器发射的红外线属于不可见光，光也是电磁波，故C正确，不符合题意； D．电磁波在真空中传播速度为3×108m/s，在空气的速度略小，故D错误，符合题意。 故选D。 17. 在2024年世界移动通信大会上，华为发布了5.5G智能核心网解决方案，宣布2024年为5.5G商用元年，就这项通讯技术，下列说法正确的是（　　） A．电磁波的频率越高，传播的速度就越大 B．5.5G无线电通讯是依靠电磁波传递信息的 C．电磁波不能在真空中传播 D．只有电磁波可以传递信息 【答案】B 【解析】A．电磁波的传播速度与介质的种类有关，电磁波在不同介质中的传播速度一般不同，与频率无关，故A错误； B．电磁波可以传递信息，也能在真空中传播，5.5G无线电通讯是依靠电磁波传递信息的，故B正确； C．电磁波的传播不需要介质，可以在真空中传播，故C错误； D．电磁波、声波等都可以传递信息，故D错误。 故选B。 18. 关于电磁波和现代通信，下列说法正确的是（　　） A．移动电话是利用电磁波传递信息的 B．光纤是利用光在玻璃中不断折射来传递信息的 C．中央电视台与上海电视台发射的电磁波在同一区域内传播的速度不同 D．我国建立的“北斗“卫星定位系统是利用超声波进行定位的 【答案】A 【解析】A．手机都是靠电磁波传递信息的。故选项A正确； B．光纤是利用光在光导纤维中的全反射原理传递信息的。故B错误； C．电磁波的波速在真空或空气中的传播速度是相同的，故中央电视台与上海电视台发射的电磁波在同一区域传播速度相同，选项C错误； D．我国建立的“北斗”卫星定位系统是利用电磁波定位的，故D错误。 19. 关于电磁波和现代通信，下列说法错误的是（　　） A．电磁波可以在真空中传播 B．移动电话是靠电磁波传递信息的 C．卫星只能作为传递电视信号的中继站 D．光纤通信具有传输信息量大、信号衰减小等特点 【答案】C 【解析】A．电磁波的传播不需要介质，可以在真空中传播，A正确，故A不符合题意； B．移动电话是靠发射和接收电磁波来传递信息的，B正确，故B不符合题意； C．卫星中继通讯的应用范围很广，但卫星并不是只能作为传送电视信号的中继站，C错误，故C符合题意； D．光纤通信是利用电磁波在光导纤维中反射，实现信息传输的，它具有传输信息量大、不受外界电磁场干扰和通信质量高等优点，D正确，故D不符合题意。 20．WiFi上网是当今广泛使用的一种无线网络传输技术，它传递信息用到的是（　　） A．红外线 B．紫外线 C．电磁波 D．超声波 【答案】C 【解析】WiFi利用了电磁波中的微波技术进行信息传输，故应选C。 21. 关于电磁波，下列说法正确的是（ ） A. 5G通信是利用电磁波来传递信息的 B. 我国的北斗卫星定位系统是利用超声波进行定位的 C. 电磁波在真空中的传播速度是340m/s D. 遥控器发出的红外线不是电磁波 【答案】A 【解析】A．电磁波可以传递信息且速度约等于光速，故5G通信是利用电磁波来传递信息的。故A正确； B．电磁波可以传递信息且能在真空中传播，而超声波无法在真空中传播，所以我国的北斗卫星定位系统是利用电磁波进行定位的。故B错误； C．电磁波在真空中的传播速度是3×108m/s。故C错误； D．遥控器通过发射红外线控制电视等用电器的，红外线属于电磁波。故D错误。 故选A。 22. （2024江苏扬州）“北斗定位满山牛羊，一屏管理便利牧民。”北斗卫星将牛羊的定位信息传到新疆阿勒泰牧民的手机上是利用（　　） A. 次声波 B. 超声波 C. 电磁波 D. 可见光 【答案】C 【解析】电磁波可以传递信息，而且可以在真空中传播，北斗卫星将牛羊的定位信息传到新疆阿勒泰牧民的手机上是利用电磁波来实现的，故C符合题意，ABD不符合题意。 故选C。 23．卫星通信是利用 作为中继站，转发 波，进行通信的。 【答案】 人造地球卫星 电磁 【解析】卫星通信是利用人造地球卫星作为中继站，转发电磁波进行通信传递信息的。 24．通信卫星也叫同步卫星，它与地球保持 。用通信卫星作微波通信的中继站，要实现全球通信，至少需 颗同步卫星。 【答案】 相对静止 3 【解析】通信卫星也叫同步卫星，相当于一个固定在地球上空的中继站，将接收到的信号放大后再发送到地面站，它与地球保持相对静止。用通信卫星作微波通信的中继站，要实现全球通信，至少需3颗同步卫星。 25. 我国现代农业已进人信息化和数字化时代，农用机械已能通过北斗导航系统实行精准作业，它们是利用______（选填“超声波”或“电磁波”）来传递信息的。如图，水平匀速飞行的无人机正在喷洒农药，在此过程中，它具有的机械能______（选填“变大”、“变小”或“不变”）。 【答案】 电磁波 变小 【解析】电磁波的传播不需要介质，电磁波可以在固体、液体、气体中传播，也可以在真空中传播；广播、电视、移动通信、卫星导航系统都是用电磁波传递信息的。 无人机正在喷洒农药，质量逐渐变小，速度不变，动能变小；高度不变，重力势能减小，机械能为动能和势能的和，机械能会减小。 26．阅读短文，回答问题。 地球同步卫星 人造地球同步卫星发射过程可简化为点火加速、离开大气层后关闭发动机自由上升和调整姿态三个阶段。从地面上看，它相对于地球静止于赤道上空，与地球转动同步，故称为地球同步卫星。在赤道上空约为36 000 km的高度上布设3颗通信卫星，可实现除两极外的全球通信。地球同步卫星常用于通信、气象、广播电视、导弹预警、数据中继等方面，以实现对同一地区的连续工作。 （1）同步卫星相对于地面是　　　　　（选填“运动”或“静止”）的。  （2）点火加速阶段中能量转化为：化学能→内能→　　　能。  （3）从地面发送电磁波信号通过同步卫星返回至少需要　　s。  （4）同步卫星的用途有　　　　　（至少写出两种）。  【答案】（1）静止；（2）机械；（3）0.24；（4）通信、气象、广播电视等 【解析】同步卫星的运转与地球的转动同步，相对于地面的物体来说，位置没有变化，是静止的；燃料燃烧，消耗燃料的化学能转化为内能，内能对火箭做功，转化为机械能。 电磁波的传播速度为3×105 km/s，地面发射信号传递到卫星再返回地面需要的时间至少为 同步卫星可以进行通信传输、气象预报、广播电视等。 27.卫星通信 由于微波的性质更接近于光波，大致沿直线传播，不能沿地球表面绕射，同时在传输过程中信号存在衰减等．因此，人们在用微波传输信息时，需每隔一定距离建一个微波中继站（如图甲），信息传输的越远，需要的中继站越多，在遇到雪山、大洋，根本无法建中继站又该怎么办？能否利用高悬的月球作为中继站呢？（如图乙） 1946年，有人用雷达向月球发射微波信号，第一次准确收到了从月球表面反射回来的微波．1959年，美、英和加拿大之间又进行了月面反射通讯实验，结果获得成功．但在实验中也发现：由于月球离我们太远，不但传输信号延迟时间太长，信号衰减也较严重，失真厉害，而且如果用月球作中继站，两个通信信号必须同时见到月球． 现在，人类可发射人造卫星，用通信卫星作微波中继站，实现了卫星通信梦想．通信卫星大多是相对地球“静止”的同步卫星，在地球周围均匀地配置3颗同步通信卫星，就覆盖了几乎全部地球表面，可以实现全球通信．（如图丙） 甲 乙 丙 请回答： （1）在用微波传输信息时，为何每隔一定距离要建一个微波中继站？ （2）在同步通信卫星上建立微波中继站与在月球上建立微波中继站相比，有何优点？ （3）除了卫星通信外，你还知道哪些现代通信方式？ 【答案】见解析。 【解析】（1）微波的性质更接近于光波，大致沿直线传播，不能沿地球表面绕射，同时在传输过程中信号存在衰减等．因此，人们在用微波传输信息时，需每隔一定距离建一个微波中继站.（2）由于月球离我们太远，不但传输信号延迟时间太长，信号衰减也较严重，失真厉害，而且如果用月球作中继站，两个通信信号必须同时见到月球．用通信卫星作微波中继站，在地球周围均匀地配置3颗同步通信卫星，就覆盖了几乎全部地球表面，不但通信质量高，而且覆盖范围广.可以实现全球通信．（3）微波通信、光纤通信、网络通信. 28. 微波应用 微波炉是现代家庭中的烹饪工具，接通电源后微波炉内的磁控管能产生频率很高，波长很短的电磁波，故称为微波。微波有以下重要特性：(1)微波的传播速度等于光速。（2)微波遇到金属物体，会像光遇到镜子一样地发生反射；波遇到绝缘材料，如玻璃、塑料等，会像光透过玻璃一样顺利通过。(3)微波遇到含水的食品，能够被其大量吸收，引起食品内部分子发生剧烈的振动，达到加热食品的目的。(4)过量的微波照射对人体有害。 （1）通过短文的阅读，在微波炉中应选用下列哪种容器来加热饭菜 （   ） A．不锈钢盆子    B．铁盆子   C．玻璃盆子     D．铜制盆子 （2）微波在真空中传播速度是 m/s；请你猜想，微波 能量（选填“具有”或“不具有”） （3）为防止微波泄漏对人体造成伤害，在玻璃炉门内侧应装有 ,（填“金属网罩”或“非金属网罩”）你的理由是 。 【答案】（1）玻璃盆子（2）3×108m/s 具有（3）金属网罩 屏蔽电磁波 【解析】只要认真阅读短文，根据短文信息就能直接回答问题。 三、互联网 29. 下列说法中不正确的是（ ） A．微波大致沿直线传播，因此微波通信要建很多中继站才能把信息传递到远方 B．卫星通信只需要3颗同步卫星就可以实现全球通信 C．光纤通信容量大，不受电磁干扰，保密性好，通信质量高，但传输距离短 D．利用因特网可实现资源共享和信息传递，还可进行远程教育、远程医疗等 【答案】C 【解析】A. 地球是圆的，而微波沿直线传播，因此需要设置微波中继站，将信号接力传递下去，故A说法正确． B. 通信卫星是相对地球“静止”，在地球周围均匀地配置3颗同步通信卫星，就覆盖了几乎地球表面，可以实现全球通信，故B说法正确． C. 光纤已经成为现代通信的主要传输工具，它具有容量大、不受外界磁场的干扰、不怕腐蚀、不怕潮、能量损耗少使，激光通信能传播很远，并且能提高通信质量等优点，故C说法不正确； D. 人们可以通过互联网进行远程教育、远程医疗会诊、打IP电话、查阅资料、发送电子邮件等，故D说法正确。 故选C。 30.下列各种活动中，能通过互联网做到的是（   ） A. 传送网购的运动鞋 B. 远程学习物理课程 C. 输送发电厂的电能 D. 传输纸质信件 【答案】 B 【解析】人们可以通过互联网进行远程教育、远程医疗会诊、打IP电话、查阅资料、发送电子邮件等；传送网购的运动鞋、传输纸质信件要利用交通工具完成，输送发电厂的电能需要利用电网完成，B符合题意，ACD不符合题意。 故答案为：B。 31．将计算机联在一起形成网络，将网络又互相联结，成为世界上最大的计算机网络，就是 ，这样就能使信息资源 。利用网络通信除了收发电子邮件外，还可以看到不断更新的新闻，查到所需的 。 【答案】 因特网 共享 各种资料 【解析】将计算机联在一起形成网络，将网络又互相联结，成为世界上最大的计算机网络，就是因特网，因特网上的信息可以以电磁波或电流的形式传递到网络中任何一台电脑，这样就能使信息资源共享。 利用网络通信除了收发电子邮件外，还可以看到不断更新的新闻，通过搜索引擎，查到所需的各种资料。 32．“互联互通，共享共治，共建网络空间命运共同体”是第二届世界互相联网大会的主题。计算机通过光纤接入互联网 （选填“输电”或“通信”）。 【答案】通信 【解析】现代通信有微波通信、卫星通信、网络通信和光纤通信，每种通信的名字都是以传递信息的载体来命名；光纤是光纤通信的载体，据此判断光纤的作用。 1 学科网（北京）股份有限公司 $$